網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下電臺(tái)戶(hù)外直播信號(hào)傳輸淺析

劉 軍 雷慶勝 李松立

將現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)安全、穩(wěn)定、高質(zhì)量地回傳到電臺(tái)的播控機(jī)房，一直是廣播電臺(tái)技術(shù)人員努力的方向。近年來(lái)，隨著技術(shù)水平的不斷發(fā)展，信號(hào)回傳方式也不斷革新。從最初的微波發(fā)射回傳，到模擬時(shí)代的電話(huà)?cǎi)詈?、POTS傳輸，再到數(shù)字時(shí)代的ISDN傳輸、光纖傳輸、衛(wèi)星傳輸，直至目前廣泛應(yīng)用的IP網(wǎng)絡(luò)傳輸，多種方案均在現(xiàn)實(shí)中有所運(yùn)用。本文根據(jù)廣西電臺(tái)在戶(hù)外直播工作中的實(shí)際應(yīng)用，闡述了基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下信號(hào)回傳的方式及具體應(yīng)用方法。主要闡述的是基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的IP傳輸方案。

一、網(wǎng)絡(luò)的概念及IP傳輸方案的特點(diǎn)

在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中，網(wǎng)絡(luò)就是用物理鏈路將各個(gè)孤立的工作站或主機(jī)相連在一起，組成數(shù)據(jù)鏈路，從而達(dá)到資源共享和通信的目的。網(wǎng)絡(luò)除了傳統(tǒng)的物理鏈路有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)（LAN），還包括無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)（WiFi）、移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（3G）等。在速度和帶寬的保證下，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)傳送高質(zhì)量的音頻信號(hào)成為了現(xiàn)實(shí)。

戶(hù)外網(wǎng)絡(luò)直播整個(gè)流程結(jié)構(gòu)如圖1所示：直播信號(hào)經(jīng)由發(fā)送端編碼形成適合IP網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境的數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)唯一的IP地址（或服務(wù)器注冊(cè)認(rèn)證轉(zhuǎn)發(fā)方式），準(zhǔn)確送達(dá)解碼器，解碼器則負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)解碼還原，生成播出信號(hào)。

圖1： 直播音頻網(wǎng)絡(luò)傳輸流程

IP網(wǎng)絡(luò)是基于IP地址及TCP/IP協(xié)議，用以連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸交換的組網(wǎng)。在戶(hù)外直播中，由于脫離了電臺(tái)內(nèi)部，IP傳輸依托的傳輸橋梁就是互聯(lián)網(wǎng)?；ヂ?lián)網(wǎng)傳輸采用的是分組交換技術(shù)（PSD）。IP網(wǎng)絡(luò)在它的端點(diǎn)之間依賴(lài)多個(gè)“接力站點(diǎn)”進(jìn)行傳輸， 這些接力站點(diǎn)被稱(chēng)為“路由器”。

從編碼器出來(lái)的音頻數(shù)據(jù)被打包后送入網(wǎng)絡(luò)，這些數(shù)據(jù)包還附加了包含發(fā)送地和目的地地址信息的IP Header （IP 地址）。這個(gè)地址就像一個(gè)信封上的郵寄地址，被途中許多的網(wǎng)絡(luò)路由器解讀，并伴隨音頻數(shù)據(jù)包以多條可能的路徑進(jìn)行接力式傳輸。在收發(fā)端點(diǎn)之間沒(méi)有實(shí)際的連接，但是恒定的數(shù)據(jù)包流建立了一個(gè)實(shí)質(zhì)意義的連接或數(shù)據(jù)流進(jìn)行傳遞（如圖2）。

圖2：IP網(wǎng)絡(luò)

用戶(hù)可以根據(jù)線(xiàn)路的帶寬狀態(tài)，靈活調(diào)整信號(hào)的采樣頻率和壓縮碼率，保證傳輸?shù)姆€(wěn)定性。IP編碼傳輸設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入是十分方便的，只要有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方，就可以通過(guò)有線(xiàn)LAN、WiFi、3G等接入互聯(lián)網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)IP信號(hào)傳送。此外，IP編碼傳輸方式存在一定的延時(shí)，但完全是可以接受的范圍，并不影響現(xiàn)場(chǎng)直播的質(zhì)量。

二、編碼方式與網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)年P(guān)系

音頻信號(hào)編碼是根據(jù)采樣率、比特率等對(duì)音頻進(jìn)行采樣編碼轉(zhuǎn)換。編碼格式?jīng)Q定了音質(zhì)的優(yōu)劣，甚至可以是單聲道或是立體聲的區(qū)別。同時(shí)，編碼格式不同，得到的碼流容量不同，對(duì)傳輸帶寬的要求也跟著變化。如果編碼方式產(chǎn)生大數(shù)據(jù)流，而網(wǎng)絡(luò)帶寬過(guò)小，將會(huì)出現(xiàn)丟包掉幀，在收端的聲音聽(tīng)感上會(huì)有明顯的延時(shí)、卡頓、變調(diào)等，出現(xiàn)劣播現(xiàn)象。

因此，根據(jù)節(jié)目類(lèi)別來(lái)選擇編碼格式，可優(yōu)先保證穩(wěn)定傳輸，在此基礎(chǔ)上考慮更好的音質(zhì)要求。比如語(yǔ)言類(lèi)節(jié)目，一般采用G.722編碼格式（54KHz-7KHz）。音樂(lè)類(lèi)節(jié)目對(duì)音質(zhì)要求較高，我們一般會(huì)采用MPEG-2 AAC編碼格式，這種格式集成了MPEG-1、MPEG-2和AC-3等的長(zhǎng)處，在保證音質(zhì)的同時(shí)更大限度地壓縮了碼率。如果在更好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，則可以選用AC-3編碼格式。

三、目前主流的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備簡(jiǎn)介

1.Infomedia AIP200 傳輸器

Infomedia AIP200 傳輸器是國(guó)內(nèi)廠商英夫美迪公司的產(chǎn)品，該傳輸器可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行一對(duì)一或者一對(duì)多的全雙工音頻傳輸。支持網(wǎng)絡(luò)模式有LAN、WiFi 和3G，可同時(shí)使用不同的3G網(wǎng)絡(luò)（2個(gè)WCDMA模組及2個(gè)CDMA2000模組）及其他IP網(wǎng)絡(luò)，極大程度地解決了單一基站帶寬容易飽和的問(wèn)題，具有較高的可用性。

AIP200采用的是IP地址方式進(jìn)行發(fā)收端聯(lián)系。在我們使用體會(huì)中感覺(jué)應(yīng)用很方便，但是也缺少POTS模式，并且操作的循環(huán)菜單過(guò)多，交互界面不夠友好。

2.Com rex Access 傳輸器

美國(guó)Comrex公司生產(chǎn)的ACCESS傳輸器是目前業(yè)界應(yīng)用比較廣泛的一款產(chǎn)品，該產(chǎn)品可通過(guò)傳統(tǒng)電話(huà)業(yè)務(wù)（POTS）、DSL、WiFi、3G、衛(wèi)星等多種方式傳輸單聲道和立體聲音頻。和上述AIP200相比較，多了電話(huà)POTS功能，提供了更多的傳輸手段，而且在編碼格式上，更多的細(xì)分選擇，甚至有專(zhuān)為3G模式設(shè)計(jì)的編碼格式。并且可實(shí)時(shí)對(duì)發(fā)送數(shù)率、接收數(shù)率、總發(fā)送數(shù)據(jù)量、總接收數(shù)據(jù)量、延遲率，丟包率進(jìn)行監(jiān)控。

ACCESS傳輸器內(nèi)置TS碼，通過(guò)與服務(wù)器的注冊(cè)認(rèn)證進(jìn)行尋址，能在不需要公網(wǎng)IP的條件下實(shí)現(xiàn)發(fā)端和收端的空中握手。ACCESS可由電池供電，配以可手持的大小尺寸，讓記者或是技術(shù)人員隨身攜帶進(jìn)行移動(dòng)直播傳輸，具有極大的便利性。

該傳輸器的缺點(diǎn)是只能支持單個(gè)3G接入，在通信擁塞的環(huán)境下會(huì)受到影響，受制于3G通信缺點(diǎn)，在移動(dòng)速度大于50km/h情況下，會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包現(xiàn)象。

四、IP網(wǎng)絡(luò)傳輸與其他傳輸方式的對(duì)比

傳輸方式環(huán)境要求 穩(wěn)定性 可傳音質(zhì) 易 用性成本 綜合評(píng)價(jià)微波 開(kāi)闊或高點(diǎn)，環(huán)境要求高較好 較好 較難 一般 由于城市環(huán)境變化，已經(jīng)被淘汰電話(huà)?cǎi)詈想娫?huà)線(xiàn)路 好 很差 容易 低 音質(zhì)較差電話(huà)pots電話(huà)線(xiàn)路 好 較差 容易 低 穩(wěn)定性好，可作為備份傳輸ISDN 對(duì)局端配置要求高好 很好 很難 較高 搭設(shè)線(xiàn)路要求高，點(diǎn)少光纖 必須有光纖接入點(diǎn)很好 很好 較難 較高 覆蓋面太小，點(diǎn)少衛(wèi)星 室外 很好 很好 較難 高 只適合室外的直播車(chē)IP網(wǎng)絡(luò) 多方式，多途徑較好 較好 容易 低 接入點(diǎn)多，可移動(dòng)，音質(zhì)與穩(wěn)定平衡點(diǎn)好，綜合優(yōu)勢(shì)顯著

五、4G通信技術(shù)在直播中的應(yīng)用前景

戶(hù)外直播信號(hào)傳輸追求高音質(zhì)并且要求高穩(wěn)定性，傳輸水平的提高依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的提升及帶寬的擴(kuò)大。當(dāng)前4G通信技術(shù)的逐步應(yīng)用，給無(wú)線(xiàn)音頻信號(hào)傳輸帶來(lái)了廣闊的前景。4G是多種無(wú)線(xiàn)技術(shù)的綜合系統(tǒng)，集3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無(wú)線(xiàn)LAN系統(tǒng)為一體，具有更快的無(wú)線(xiàn)通信速度，理論速度可達(dá)10M～20Mbps，最高可以達(dá)到100Mbps，上行速度理論達(dá)到20Mbps。能實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、多媒體通信。

結(jié)語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)不斷向前發(fā)展，推動(dòng)廣播電視技術(shù)的革新，電臺(tái)直播信號(hào)回傳的方法和途徑也將越來(lái)越多種多樣?，F(xiàn)如今，網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)方興未艾，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展、新一代移動(dòng)通信技術(shù)的運(yùn)用，必將給廣播音頻信號(hào)傳送技術(shù)帶來(lái)更大的飛躍和提升。